分数阶Cuk变换器的瞬态和稳态特性分析

文中建立了电感电流连续模式（CCM）运行的分数阶Cuk变换器的非线性等效电路模型和非线性数学模型，利用等效小参量（ESP）符号分析法得到了其等效数学模型；然后基于谐波平衡原理，迭代求解获得了变换器状态变量瞬态和稳态近似周期解；进而分析了电感和电容分数阶次对状态变量直流工作点和周期解闭合轨道以及纹波分量的影响，并通过仿真验证了文中方法所得状态变量瞬态解和稳态解的准确性；最后，以电感和电容阶次均为0.9的分数阶Cuk变换器为例进行了实验验证。实验和文中方法所得状态变量（输出电压与电感电流）的稳定时间分别为1.56 ms和1.52 ms，输出电压平均值分别为2.110 V和2.959 V，纹波电压峰值分别为96 mV和109 mV，电感电流平均值分别为0.112 A和0.148 A，纹波电流峰值分别为52 mA和59 mA。可见，对于状态变量的瞬态和稳态特性，文中方法和实验所得结果均比较接近。文中还进一步验证了该方法的有效性以及所得状态变量瞬态和稳态解的准确性。文中方法所得分数阶变换器的稳态解同储能元件的阶次相关，可用于分析分数阶阶次对电路特性的影响；此外，也可根据所得到的稳态解的解析表达式...     

分数阶Boost变换器的两种预测电流控制

基于分数阶微积分理论以及实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实.首先,在建立Boost变换器的分数阶数学模型基础上,提出分数阶预测电流控制,设计预测控制器.其次,在考察分数阶Boost电路的电感电流波形的基础上,提出分数阶Boost电路整数阶预测电流控制.最后,依据分抗链及Oustaloup分数阶近似算法,得到了分数阶电感逼近电路,利用Matlab软件对所设计的控制器进行仿真验证.结果表明,分数阶预测电流控制下的超调最小,过渡时间最短,尤其是在抗负载扰动上的性能更佳.整数阶预测电流控制的性能虽然低于分数阶预测控制,但也有较好的控制性能.同时仿真结果验证了所提控制方法的可行性和有效性.     

基于基波纹波比的大功率本安Buck变换器的设计

针对具有电感、电容(LC)滤波的本安Buck变换器输出纹波电压难以精确计算的问题,提出一种可快速、准确计算其输出纹波电压大小的方法。通过构建该变换器在电感电流连续模式下的等效电路模型,分析其频率特性,得出了该变换器的输出稳态响应。进一步的纹波理论计算及仿真分析表明可用基波电压纹波比近似全纹波比来求解该变换器输出纹波电压的结论。同时,为了给设计者提供理论指导,得出了满足输出纹波电压指标要求的电感、电容参数设计方法。与典型Buck变换器参数对比,发现在同样的电气性能指标要求下,采用LC滤波的Buck变换器仅需很小的电感、电容。表明该变换器更容易满足本安性能要求。最后,通过实验样机验证了输出纹波电压计算方法的准确性及元件参数设计思路的可行性。     

基于Caputo定义的单相PWM整流器建模分析

基于实际电感和电容是分数阶的事实,该文以分数阶微积分Caputo定义为数学理论基础,以单相脉冲宽度调制(PWM)整流器为研究对象,建立了分数阶数学模型。采用瞬时功率理论,针对直流侧电容电压的直流分量、交流分量、动态响应时间等问题,得出分数阶理论建模和整数阶理论建模的异同点。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,仿真结果表明,当电容阶数变化时,直流分量的大小不变化,交流分量峰值变化明显,动态响应时间也有所改变。通过RT-lab的半实物实时仿真实验,验证了分数阶建模与理论分析的有效性和必要性。     

分数阶RLαCβ串联谐振及电路仿真实验

【目的】分析和总结分数阶RLαCβ串联电路在谐振态及邻近态的特性。【方法】首先推导出谐振频率、品质因数、谐振态阻抗及电感和电容两端电压表达式,并进行了简要分析;其次,对阻抗模幅频特性、相频特性、电流及电压幅频特性进行了理论分析及数值仿真分析,得到一些基本结论;最后,用分抗链设计的等效分数阶电容模型及模拟电感方法设计的分数阶电感模型实现了该系统的仿真电路。【结果】Multisim 仿真结果与数值仿真分析基本一致,验证了相关结论的正确性。【结论】分数阶谐振更具普遍意义,谐振特性依赖于元件参数及分数阶次数,在奇数阶次附近特别敏感,随阶次变化,会出现电路感性和容性调换等现象。
     

分数阶RL_αC_β串联谐振及电路仿真实验

【目的】分析和总结分数阶RL_αC_β串联电路在谐振态及邻近态的特性。【方法】首先推导出谐振频率、品质因数、谐振态阻抗及电感和电容两端电压表达式,并进行了简要分析;其次,对阻抗模幅频特性、相频特性、电流及电压幅频特性进行了理论分析及数值仿真分析,得到一些基本结论;最后,用分抗链设计的等效分数阶电容模型及模拟电感方法设计的分数阶电感模型实现了该系统的仿真电路。【结果】Multisim仿真结果与数值仿真分析基本一致,验证了相关结论的正确性。【结论】分数阶谐振更具普遍意义,谐振特性依赖于元件参数及分数阶次数,在奇数阶次附近特别敏感,随阶次变化,会出现电路感性和容性调换等现象。     

改进型本安Buck变换器的分析与设计

提出了一种输出具有LC滤波电路的本安Buck变换器,使得在特定的电气性能指标要求下,可不提高变换器工作频率,但能减小变换器内部的电感量及电容量,达到提升该变换器本质安全性能的目的。深入分析了该拓扑电路在电感电流连续模式(CCM)时的输出纹波电压,指出输出纹波电压最大值是在输入电压最大,负载电阻为CCM与DCM的临界电阻时取得。根据最大输出纹波电压指标要求,在给定的动态范围内,得出了本安Buck变换器电感、电容参数的设计方法。为了说明改进型Buck变换器相比于传统型Buck变换器的优势,在相同的输出纹波电压指标要求下,对传统型及改进型Buck变换器的电感、电容取值进行了比较分析,得出所提出的改进型Buck变换器采用较小的电感、电容即可满足电气性能指标要求,因而可提高其本安性能。因此,通过在Buck变换器的输出附加LC滤波电路,不仅能有效提高本安Buck变换器的输出功率,还能减小其体积。给出了设计实例,仿真与实验结果验证了改进电路拓扑理论分析的正确性及减小目标电感、电容量的可行性。     

Buck型变换电路元件参数选择分析研究

介绍了Buck变换电路的工作原理,探讨了Buck变换电路电感元件和电容选择的原则,根据不同的电感值,分析了电感电流三种不同的工作状态,并给出了三种不同状态的仿真分析,经仿真验证,三种状态仿真结果和理论分析一致.对于电容值选取,在考虑纹波电压的情况下,分析了电容值的选取原则,并计算出纹波电压和电容值之间关系式,最后根据设定的参数值给出了纹波电压的仿真波形图,验证了电容值和纹波电压关系的正确性.直流变换电路元件参数分析为开关电源电路设计提供了新的指导方法.     

BUCK型变换器的不同工作模式分析与仿真

针对BUCK变换器的基本原理研究,分析BUCK型变换器CCM、DCM、BCM在三种不同模式下电路参数及特点,推导出不同模式下稳态电压增益和连续模式下纹波电压等电源参数公式,利用Simulink搭建BUCK变换器模型,在仿真模型中,设计不同电感、电容、开关频率等电路参数输入,输出电流及电压仿真波形,且与理论值进行比较,基本一致。实验结果表明,该仿真模型便于了解不同模式下BUCK变换器的工作特性、电路参数及对无源器件的选择。     

SEPIC变换器中的非线性现象及其控制

基于峰值电流模式SEPIC变换器的Simulink模型,通过仿真揭示了变换器的非线性动力学行为。利用离散映射模型,对变换器的稳定性进行了分析,探讨了电路参数对系统稳定性的影响。分别采用延迟反馈法和参数共振微扰法,探讨了峰值电流模式SEPIC变换器的混沌控制问题,仿真结果证明这两种控制方法均能够将SEPIC变换器从混沌状态控制到周期状态。     

分数阶Buck-Boost变换器的建模与分析

为了解决几种分数阶微积分定义在分数阶DC-DC变换器中的适应性问题以及电感电流连续导电模式的判定问题,文章提出一种在CCM的Buck-Boost变换器建模和稳态特性分析方法.首先结合谐波平衡原理和ESPM推导了电感电流和电容电压的稳态解析表达式,用ESPM的解析解对分数阶Buck-Boost变换器进行了建模,解决了分数...     

基于耦合电感低输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对如何提高增益和变换效率,并降低耦合电感型变换器的输入电流纹波问题,提出一种基于耦合电感 低输入电流纹波高增益DC/DC 变换器。通过引入无源零波纹电路,降低输入电流纹波,从而减小输入电流应 力; 同时,通过合理设计耦合电感变比,可实现变换器的高增益特性。通过理论分析和仿真实验结果表明, 该变换器的输入电流纹波大幅降低,并且所有开关管均实现了软开关,大大降低了开关损耗。同时,该变换器 各器件电压应力均远低于输出电压,有利于采用低耐压元件以降低导通损耗,提高变换器的性能。     

光伏发电系统中双向DC-DC变换器参数设计

双向DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电系统,为了提高变换器的性能,提出一种双向DC-DC变换器参数设计方法。分析了双向DC-DC变换器的工作原理,根据工作在升压模式时电感电流连续及负载电压纹波率的要求,同时兼顾工作在降压模式时电感电流纹波率要求,对变换器电感和电容参数进行了优化设计,最后在PSIM软件环境下对设计方法进行了仿真验证。结果表明,所提出的双向DC-DC变换器参数设计方法可行、有效。     

交错控制双输入Buck变换器的工作模式及输出纹波电压分析

针对两路输入电压大小不等而导致交错控制双输入Buck变换器工作模式复杂、参数设计困难的问题,将变换器的两路输入电压分3种情况进行分析和讨论,并且建立了变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)的临界负载、电感电流和输出纹波电压数学模型。研究发现,变换器的临界负载随两路输入电压压差的减小而增大,电感电流纹波及输出纹波电压随两路输入电压压差的减小而减小;当两路输入电压相等时,变换器的临界负载达到最大,电感电流纹波及输出纹波电压达到最小。最后搭建了双输入Buck变换器实验平台,并通过给定的3组输入电压进行实验分析,实验结果验证了变换器的工作模式以及输出纹波电压数学模型的正确性。研究结果可为交错控制方式的双输入Buck变换器的参数设计提供理论依据。     

一类分数阶电力电容器动力学建模与数值分析

针对整数阶电力电容器绝缘设计中电场分布不均匀的问题,提出了一种分数阶电场优化模型。该模型基于分数阶微积分算子理论,设计了含10kV并联电力电容器的分数阶链型等效分抗电路拓扑结构,进而采用ABM(Adams-Bashford-Moulton)预估校正算法对模型进行了频域转换。当分数阶阶次取0.1~0.9且最大误差分别为2dB和3dB时,通过数值模拟得到等效电路中电容内部各等效点的电位值。仿真结果表明,当确定了波特图的最大误差时,随着分数阶阶次的增加,电容内部的电场分布趋于均匀,各点电压的相位值在同一时间逐渐增大,并展现出良好的空间关联性。     

模拟电容与电感及其仿真分析

模拟电容与模拟电感在集成电路中得到了广泛的应用．本文引入模拟电容与模拟电感模型，对两模型电路作了详细的时频分析和EWB(Electronics Workbench)软件仿真分析．以五阶Butterworth滤波器电路为例，通过对滤波器电路及其仿真电感替换电路的仿真对比分析，进一步验证了仿真电感模型的电感特性．     

耦合电感升压变换器开关管应力降低的研究

为了解决传统的升压电路拓扑因为受到寄生参数的影响而导致电压增益会受到极限占空比的限制,以及传统的耦合电感升压变换器由于漏感的存在而导致的开关管两端电压电流应力较大等一系列问题,在此提出一种新型的可用于光伏发电系统的、具有高增益和低电压电流应力的耦合电感升压变换器。该变换器在传统耦合电感升压变换器的基础上增加了由二极管、电感以及电容组成的无损吸收电路。由于耦合电感具有变压器效应,因此,相对于传统升压电路来说,耦合电感的这一特性,使电路中的电压增益有了较大的提高;由于电感具有抑制电流上升的作用,因此,开关管开通时,减轻了开关管的电流应力;在开关管S的两端并联由电感、电容以及二极管组成的无损吸收电路,有效吸收耦合电感升压变换器中的漏感能量,使得开关管两端的电压尖峰得到抑制,当开关管S彻底关断后,电容和电感通过副边绕组和输出二极管,将能量传递给负载,实现无损传输,进一步提升了电压增益。为了验证该新型耦合电感升压变换器的有效性,故在MATLAB/Simulink平台上搭建了该新型变换器和传统耦合电感升压变换器的仿真模型。通过对比2个模型的相应仿真波形,可以看出,相对于传统的耦合电感升压变换器,该新型变换器具有更高的电压增益,同时,开关管上的电压和电流应力也相对较小。     

耦合电感对交错并联变换器输出特性的影响

为了解决交错并联变换器动态和稳态特性的提高与耦合电感耦合度的关系,以双通道交错并联变换器为研究对象,从电路角度分析了耦合电感在正向耦合及反向耦合方式下,不同耦合度对交错并联变换器输出特性的影响,并进行了仿真验证,结果表明:理论分析与仿真结果完全一致.耦合电感的设计应选择反向耦合方式,在满足变换器动态响应速度的基础上,力求稳态纹波最小,为交错并联变换器提高动态响应、减低稳态电流文波提供技术支持.     

考虑寄生参数和电感电流纹波的CCM模式Boost变换器建模

在考虑电子器件寄生参数及电感电流纹波的情况下,运用三端开关器件模型法和能量守恒法对Boost变换器工作于CCM模式下的精确建模进行研究,推导了大信号等效电路模型、稳态等效电路模型和小信号等效电路模型,并在一个实际的Boost变换器上对存在寄生参数和电感电流纹波的情况进行仿真和稳态性能、动态特性分析。结果表明,此研究能够改善实际Boost变换器设计和系统性能。     

BoostDC/DC变换器的电路分析及仿真

介绍了BoostDC/DC变换器的工作原理,分析了Boost DC/DC变换器电路中储能电感和滤波电容的参数的计算方法,应用Matlab进行了仿真实验,实验结果与理论分析是一致的。